利用不合格预拌混凝土和再生粉体制备再生混凝土的方法与流程

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用不合格预拌混凝土和再生粉体制备再生混凝土的方法。

背景技术

商品混凝土搅拌站会不可避免产生很多不合格的预拌混凝土。例如，由于运输过程中出现问题和现场施工组织出现问题导致不能按期浇筑，生产时富裕出来的部分预拌混凝土以及塌落度过小的混凝土。在工地卸完料回站的水泥搅拌运输车洗车时排出的大量不合格的预拌混凝土。不合格的预拌混凝土如果进行填埋或终凝后堆放将占用大量土地，而进行砂石分离处理，生产过程中产生的各种废浆，随意排放造成二次污染，对环境影响十分严重。

不合格预拌混凝土由于拌制完后储存较长时间，因此其粘稠度较大，大于1000g/l，此时已经形成早期的c-s-h，水化产物处在从早期c-s-h向外生长的过程，水泥浆体逐渐失去流动性。这一时期也是ch生成时期，大粒径ch晶体在骨料表面富集形成界面过渡区。因此采用不合格预拌混凝土替换普通混凝土时，将存在以下问题：1)不合格预拌混凝土稠度较大，会影响再生混凝土的工作性能，使其坍落度变小，导致泵送困难；同时，不合格预拌混凝土较大的粘稠度也导致其在拌合过程中难以拌匀，使再生混凝土呈现分层现象；另外，粘滞的预拌混凝土也影响再生混凝土在钢筋较密构件中的振捣密实，形成一些空隙降低构件的性能。2)不合格预拌混凝土处于界面形成期，未和新混凝土充分搅拌均匀的混凝土，在新混凝土和不合格预拌混凝土界面会形成新的界面。大块的不合格预拌混凝土和新混凝土之间的界面区域分布将会较宽，大面积的界面区域将会成为混凝土的薄弱区域，在较小的荷载下开裂，严重影响新混凝土的质量和性能。

公开号cn106365484a的专利公开了一种废弃商品混凝土回收利用工艺，对商品混凝土用清水清洗，然后将废渣废水分离为砂石和废浆体，并分别对砂石、泥浆和水进行回收利用。该发明回收的废渣和泥浆可代替部分人工砂和水进行商品混凝土的拌合，节约新拌混凝土的骨料和水的用量，进而节约材料成本，但采用此工艺需要利用清水清洗，造成浪费和潜在的二次污染。分离过程需要多个步骤，较为繁琐，另外，只能从废弃混凝土中提取原料进行利用，不能对废弃商品混凝土本身进行利用。

公开号cn103693875a的专利公开了一种预拌混凝土固体废渣的回收利用生产工艺，采用齿辊破碎机将混凝土固体废渣破碎成0～30mm粒径的块体，然后筛分出10～30mm粒径的粗骨料，并用锥形球磨机和超细粉磨机将余下物料破碎筛分成1～5mm粒径细骨料和0～0.025mm粒径的活性超细粉料。该发明提出的回收利用工艺可以高效分析和回收混凝土固体废渣中粗骨料、细骨料和活性粉体，降低生产工艺的总耗能。但是此回收利用工艺只能对已经硬化的一种预拌混凝土固体废渣进行回收利用，需要场地对退回的预拌混凝土进行堆放处置，占用土地。

公开号cn104446211a的专利公开了一种预拌混凝土废浆制得的砌墙砖，主要由以下重量份的组份制成：压滤浆体600～800份、水泥40～140份、木质素磺酸钙1～1.4份、水25～125份、人工砂800～950份、铁尾矿渣400～550份。该发明专利提供的砌墙砖利用了预拌混凝土企业生产的浆体和造纸过程产生的废液，成本低廉、绿色环保、经济效益高，制得的砌墙砖抗压强度高、抗冻性能好，但该专利只提供了废弃混凝土中废浆体的处理方法，不能实现对废弃商品混凝土的全组分处理利用。

技术实现要素：

针对不合格预拌混凝土如何处置的难题，本发明提供一种利用不合格预拌混凝土和再生粉体制备再生混凝土的方法，能直接有效回收利用不合格预拌混凝土，同时以再生粉体的形式对固体废渣或废弃混凝土进行回收利用，该方法能保护环境，减少混凝土拌制中的材料用量，最终实现提高经济效益和环境效益。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用不合格预拌混凝土制备再生混凝土的方法，包括如下步骤：

(1)在不合格预拌混凝土中掺入占不合格预拌混凝土质量0.06～0.13％的缓凝剂并保存；

(2)按基准配制新混凝土，将不合格预拌混凝土按10～50％的质量比掺入到新混凝土中；

(3)再掺入占混合料总质量0.16～0.31％的减水剂和10～40w％的再生粉体，机械搅拌均匀，即得到再生混凝土。

优选地，所述的缓凝剂为柠檬酸钠，其中柠檬酸钠为白色结晶颗粒或粉末，密度为1.79g/cm；柠檬酸钠含量≥98％，氯化物含量≤0.07％，砷盐含量≤3p.p.m，铅盐含量≤10p.p.m，重金属含量≤20p.p.m，硫酸盐含量≤0.05％，还原物含量≤0.5％。

优选地，所述的减水剂为聚羧酸，其中聚羧酸为外观为白色粉末，堆积密度为550-600kg/m3，活性成分不小于25％，ph(20％浓度)为5-7，减水率不小于14％，泌水率比不大于90％，含气量不小于3.0％；凝结时间之差-90±120min。

优选地，所述的再生粉体为粒径在0.025mm以下的活性超细粉料，可采用预拌混凝土固体废渣或其它结构用废弃混凝土磨细所得的再生粉体。

优选地，所述不合格预拌混凝土与新混凝土为同类型混凝土，或者具有相似的配比。

优选地，所述不合格预拌混凝土为原料测试合格，但在施工现场新拌混凝土测试不合格的退回的混凝土，不合格预拌混凝土的保存时间不长于初凝时间。

优选地，所述缓凝剂用量占不合格预拌混凝土质量的0.08～0.12％。

优选地，所述减水剂的用量占再生混凝土质量的0.2～0.3％。

优选地，所述再生粉体占再生混凝土质量的10～30％。

本发明的具体制备方法基于以下原理设计：

1、稠度调节

不合格预拌混凝土在水化前期水化反应消耗了部分水分，另有部分水分被前期生成的c-s-h凝胶包裹到预拌混凝土中，这些因素导致预拌混凝土变稠，妨碍其和新混凝土的拌合以及吸收新混凝土中的水分导致最终拌制的预拌混凝土稠度增大。通过在拌合前期，以相对较高的速率(10-15转/分)搅拌不合格预拌混凝土，阻碍早期c-s-h凝胶骨架的形成，使其能在后期和新拌混凝土形成稳定的结构。在将不合格预拌混凝土掺入混凝土后，通过掺入减水剂，让新混凝土释放更多的水分，稀释和润滑不合格预拌混凝土，从而使不合格预拌混凝土分散到新混凝土中，并弥补由于不合格预拌混凝土引起的坍落度损失。

2、水化控制

在新混凝土中掺入的不合格预拌混凝土处于接近初凝，这个时期处于水泥水化的加速阶段。在该阶段也为初期的c-s-h凝胶形成阶段，以水泥颗粒为核心形成的初期c-s-h凝胶为结晶核，向四周发展形成网状c-s-h凝胶体。此阶段c-s-h凝胶处于从分散的凝胶体到相互连接形成整体的过程中，因而仍然具有流动性。但是随着时间的发展，到初凝阶段，c-s-h凝胶骨架开始形成，流动性丧失，并开始具有强度。这时加入的缓凝剂通过吸附在水化产物上，抑制水化产物的继续生长而产生缓凝作用。在不合格预拌混凝土和新混凝土拌制过程中，添加减水剂将不合格预拌混凝土分散，新混凝土水化将以分散的c-s-h凝胶为核心继续生长，可以较快的形成新的c-s-h骨架。由于初凝前的不合格预拌混凝土c-s-h凝胶骨架尚未形成，因而新老混凝土中c-s-h凝胶有很好的粘结，不会出现ch富集的界面效应。

3、孔隙优化

在新混凝土中掺入的不合格预拌混凝土由于稠度较大，在拌合时间会阻碍再生混凝土中气体的排出，从而使再生混凝土含有较多的孔隙。再生粉体的火山灰效应、填充效应及微集料效应细化了混凝土内部孔结构，将原来的大孔分割为较细小且不连通的小孔，起到显著降低混凝土孔隙率，增加密实度的作用，从而提高新混凝土强度。

通过本发明方法及上面的稠度调节、水化控制和孔隙优化，不合格预拌混凝土和新混凝土一同水化并固结成均匀的整体，从而克服由于不同混凝土混合带来的施工和结构性能的问题。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、高替代率：用不合格预拌混凝土按质量比等量替换10～50％的混凝土，拌制的混凝土7天和28天强度减少均低于5％；替换率低于20％时，强度几乎没有降低。

2、拌制方法简单，有利于工业化生产和应用。

3、原料成本低廉：不合格预拌混凝土是不合格预拌物，是企业的负担，急需处理，因此，材料获得容易且费用极低。

4、无毒副作用和良好的耐久性：本发明专利拌制的混凝土采用符合国家规范的不合格预拌混凝土，不含有害成分，且混凝土不会有碱集料反应的不良后果。

5、广泛的适用性：可用于各种预拌混凝土，只要不合格预拌混凝土实配强度等级不低于新拌混凝土，且为同一类型混凝土都适用本专利技术。

6、显著的经济效益、环境效益和社会效益：采用不合格预拌混凝土替代部分新混凝土以及采用再生粉体取代胶凝材料，可以减缓对不可再生资源的过快消耗，并消除不合格预拌混凝土排放带来的环境破坏。本发明专利的原料成本低廉，按拌制c30混凝土，替换20％混凝土计算，每立方米混凝土可节约成本10～20％，若每年处理3000万～4000万立方米不合格预拌混凝土，那么所带来的经济效益和社会效益将是非常显著的。

附图说明

图1为本发明制备再生粉体混凝土的7天强度；

图2为本发明制备再生粉体混凝土的28天强度；

图3为本发明制备再生粉体混凝土的塌落度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。

本发明所用原料中新混凝土具体包括以下组分及重量份含量：水泥0.7，砂子2.28，碎石2.91，水0.5，以及占新混凝土质量0.43％的减水剂，不合格预拌混凝土与新混凝土具有相同的配合比。以不合格预拌混凝土为原料，通过添加聚羧酸减水剂和柠檬酸钠缓凝剂，在拌制再生混凝土过程中替换新混凝土，不合格预拌混凝土的放置时间为3小时或4.5小时。

实施例1

制备具体过程如下：(1)不合格预拌混凝土保存3小时；(2)在不合格预拌混凝土中掺入0.06％的柠檬酸钠缓凝剂，并采用10-15转/分的速率搅拌；(3)按基准配合比拌制新混凝土，并采用机械搅拌5～10min；(4)保持新混凝土处于搅拌状态，按质量比将30％的不合格预拌混凝土缓慢倒入新混凝土中并掺入占混合料总质量40％的再生粉体和0.16％的聚羧酸减水剂，搅拌5～10min。

实施例2

制备具体过程如下：(1)不合格预拌混凝土保存3小时；(2)在不合格预拌混凝土中掺入0.06％的柠檬酸钠缓凝剂，并采用10-15转/分的速率搅拌；(3)按基准配合比拌制新混凝土，并采用机械搅拌5～10min；(4)保持新混凝土处于搅拌状态，按质量比将30％的不合格预拌混凝土缓慢倒入新混凝土中并掺入占混合料总质量10％的再生粉体和0.16％的聚羧酸减水剂，搅拌5～10min。

实施例3

制备具体过程如下：(1)不合格预拌混凝土保存4.5小时；(2)在不合格预拌混凝土中掺入0.13％的柠檬酸钠缓凝剂，并采用10-15转/分的速率搅拌；(3)按基准配合比拌制新混凝土，并采用机械搅拌5～10min；(1)保持新混凝土处于搅拌状态，按质量比将30％的不合格预拌混凝土缓慢倒入新混凝土中并掺入占混合料总质量40％的再生粉体和0.31％的聚羧酸减水剂，搅拌5～10min。

实施例4

制备具体过程如下：(1)不合格预拌混凝土保存4.5小时；(2)在不合格预拌混凝土中掺入0.13％的柠檬酸钠缓凝剂，并采用10-15转/分的速率搅拌；(3)按基准配合比拌制新混凝土，并采用机械搅拌5～10min；(4)保持新混凝土处于搅拌状态，按质量比将30％的不合格预拌混凝土缓慢倒入新混凝土中并掺入占混合料总质量10％的再生粉体和0.31％的聚羧酸减水剂，搅拌5～10min。

对比例

新混凝土具体包括以下组分及重量份含量：水泥0.7，砂子2.28，碎石2.91，水0.5，减水剂0.43％。制备方法具体过程如下：将干料投入搅拌机中机械搅拌5min，加入水和减水剂，机械搅拌7min，形成基准配合比下的预拌混凝土。

将实施例和对比例所得的混凝土试块力学性能和工作性能进行测试并进行对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表1。图1为本发明制备再生粉体混凝土的7天强度，图2为本发明制备再生粉体混凝土的28天强度，图3为本发明制备再生粉体混凝土的塌落度。

表1实施例和对比例测试数据对比

可见，本发明专利拌制的再生混凝土强度没有明显降低，且具有较好的流动性能。